SU1012017A1 - Электрооптический дальномер - Google Patents

Abstract

.1. ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ДАЛЬНОМЕР, содержащий источник излучени  оптического диапазона, подключеннь (й к выходу генератора масштабных частот, соединенного с одним из входов фазового детектора непосредственно , а с другим - через смеситель , подключенный также к генератору гетеродинных частот, и фотоприемник , воспринимающий тсветовой поток, прошедший измер емое рассто ние , вход которого соединен с генератором гетеродинных частот, а выход - через узкополосный фильтр настроенный на промежуточную частоту , с фазойзмерительной пересчетной схемой с выходным цифровым индикатором , к которой подключены также генератор масштабных частот и выход смесител , отличающийс   тем, что, с целью повышени  точности измерени  за исключением вли ни  нестабильности принимаемого сигнала, на выход узкополосного фильтра дополнительно включена схема запоминани  формы сигнала, соединенна  с фазойзмерительной схемой через ключ и элемент ИЛИ, к которой также через ключ подсоединен W узкополосный фильтр, приэтом ключи св заны со схемой управлени  режимом работы дальномера.

Description

N3

О

2. Дальномер по п,1, отличающийс  тем, что схема запоминани  формы сигнала реализована как прибор с зар дной св зью, выполн ющий функции регистра сдвига, с

интегрирующим фильтром на выходе, а также генератором тактовых импульсов и ключами на входе, подключенными к схеме управлени  режимом работы Дсшьномера,

Изобретение относитс  к измерению рассто ний прежде всего при геодезических работах, а конкретнее к элект ронно-оптическим фазовым дальномерам Известны электронно-оптические дальномеры,в которых измерение фазового сдвига осуществл етс  на промежуточной частоте с помощью цифрового фазометра при коммутации измерительного и опорного каналов На точность результатов измерени  рассто ний с помощью таких дальномеров существенное вли ние оказывают помехи, исключение которых требует заметного усложнени  схемы цифрового фазометра. Наиболее близким к предлагаемому 1 вл етс  электронно-оптический дальномер , содержащий источник излучени  оптического диапазона, подключенный к выходу генератора масштабных частот, соединенного с одним из входов фазового детектора непосредственно , а с другим - через смеситель , подключенный также к генератору гетеродинных частот, и фотоприемник , воспринимающий световой поток прощедший измер емое рассто ние,вход которого соединен с генератором гете родинных частот, а выход - через узкополосный фильтр, настроенный на промежуточную частоту, а фазоизмерительной пересчетной схемой с выходны цифровым измерителем, к которой подключены также генератор масштабных частот и выход смесител  f2j. Исследовани  дальномера показывают значительное воздействие формы принимаемого сигнаила в различных режимах .работы на точность измерени  рассто ни . В режиме измерени  рассто ни  на форме принимаемого сигна-: ла заметно сказываетс  воздействие фоновой засветки, турбулентных процессов в атмосфере и т.п. Цель изобретени  - повышение точнести измерений путем исключени  вли  ни  нестабильности формы сигнала. Дл  достижени  поставленной цели в электронно-оптическом дальномере, содержащем источник излучени , подключеннвлй к выходу генератора масштабных частот, соединенного с одним из входов фазового детектора непосредственно , а с другим - через смеситель , подключенный также к генератору гетеродинных частот, и фотоПриемник , вход которого соединен с генератором гетеродинных частот, а выход - через узкрполосный; фильтр, настроенный на промежуточную частоту, с фазоизмерительной пересчетной схемой с выходным цифровым индикатором, к которой подключены также генератор масштабных частот и выход смесител , на выход узкополосного фильтра дополнительно подключена схема запоминани  формы сигнала, соединенна  с фазоизмери-тельной схемой через ключ и элемент ИЛИ, к которому также через ключ подсоединен узкополосный фильтр, при этом ключи св заны со схемой управлени  режимом работы дальноме ра. Схема запоминани  формы сигнала может быть реализована как прибор с зар дной св зью, выполн ющий функции регистра сдвига, с интегрирующим фильтром на выходе, генератором тактовых импульсов и ключами на входе , подключенными к схеме управлени  режимом работы дальномера. На фиг. 1 представлена структурна  схема электронно-оптического дальномера; на фиг. 2 - цредпочтительный вариант релизации схемы запоминани  формы сигнала. Генератор 1 масштабных частот подает на источник 2 излучени  сигналы с частотами fj, и f , синхронизированными по фазе. Генератор 3 гетеродинных частот вырабатывает высокочастотные сигналы с частотой |- и , Дл  обеспечени  соблюдени  соотношени  f f -f f f n мг. ra np з используетс  система фазовой авто подстройки частоты, поддерживающа  стабильность частот f.f. и , вырабатываемых генератором 3, и включающа  в себ  кроме генераторов масштабных и гетеродинных частот фазовый детектор 4 и смеситель 5.На выходе смесител  5 при поступлении на его входы сигналов с частотами ,1, и fj образуетс  сигналЦ частоты fnp, который поступает на один из входов фазового детектора 4, на другой вход которого поступает сигнал U; частоты f . На выходе фазового детектора 4 образуетс  сигнал .,величина которого определ етс  разностью фаз сигналов Ц, и U, , дл  управлени  частотой генератора гетеродинных частот. При изменении по какой-либо причине величины частоты j- измен етс  величина ., станов сь отличной от требуемого значени . Это ведет к изменению величины сигнала изменению величины f до тех пор, пока величи на ff не будет равна . Высокочастотным сигналом с частотой f модулируетб  по интенсивности оптическое излучение, создаваемое источником оптического излучени  2, которое посылаетс  на дистанцию, отражаетс  от отрс1жател  и возвращаетс  на фотоприемник 6f на который одновременно поступает сигнал с частото fj.. На выходе фотоприемника 6 выдел етс  сигнал и частоты fnp f - t Через узкополосный фильтр 7, наст- роенный на частоту , сигнал частоты fnp с выхода фотоприемника б поступает на схему 8 запоминани  формы сигнала. Схема 8 через ключ 9 соединена с элементом ИЛИ 10, к которому через ключ 11 непосредственно подключен фильтр 7. Элемент ИЛИ 10 пропускает сигнал на фазоизмерительную схему 12 с цифровым табло 13. Схема 14 управлени  режимом работы управл ет ключами 9 и 11..

В режиме измерени  рассто ни  сигнал с выхода, узкополосного фильтра 7 поступает, на вход о| ключа 15 схемы 8. Наего вход в течение некоторого определенного и наперед заданного-времени измерени  поступает сигнгш со схемы управ лени  14, открыва оций ключ 15 на врем  Т . С выхода ключа 15 сигнал частоты fnp поступает на вход генератора 16 тактовых импульсов, который вырабатывать пачки тактовых импульсов, следующих с частотой f-rf fnp Одновременно с входа ключа 15 сигнал поступает на .вход ключа 17. В режиме измерени  рассто ни  на вход Q ключа 17 поступает сигнал со схемы управлени  14, открывающий ключ 17 на врем  работы в режиме измерени  рассто ни . Сигнал с выхода ключа 15 через ключ 17 поступает на регистр 18 сдвига, который может быть выполнен на приборе с зар дной св зью. В регистре 18 сдвига записываетс  и запоминаетс  форма исследуемого аналогового сигнала, поступающего с выхода узкополосного фильтра 7. Если фазовый сдвиг, несущий информацию об измер емом рассто нии, определ етс  по

моментам пересечени  нулевого уррвн .. передними фронтами исследуемого

Uj и опорного сигналов U , имеет смысл запоминать только передний фронт исследуемого сигнала.На управл ющий вход регистра 18 сдвига,с выхода генератора 16 тактовых импульсов

(Поступают импульсы,управл ющие работой регистра 18 и обеспечивающие продвижение записанной информации с вхо-да на выход регистра.После окончани  режима измерени  рассто ни  сигналами с выхода схемы управлени  14 закрываютс  ключи 15 и 17 и сигнал УЗ не поступает на вход регистра 18 сдвига . Одновременно прекращаетс  работа генератора тактовых импульсов 16. В

пересчетной фазоизмерительной схеме 12 определ етс  фазовый сдвиг Д- между сигналами Ц, , и иц, поступающими с выходов смесител  5 и узкополосНого фильтра 7:

20

. j2D. ,

N

где D - измер емое рассто ние; с - скорость света.

Фазовыйсдвиг в схеме 12 преобразуетс  во временной интервал, который в цел х его измерени  заполн етс  счетными импульсами, следующими с-частотой вырабатываемыми из сигнала частоты ff, поступающего на один из входов схемы 12. В режиме калибровки дальномера (режим оптического короткого замыкани ) ойтический сигнал от источника 2 оптического излучени , пройд  некоторое рассто ние

внутри прибора, поступает на фотоприемник 6 и через узколосный фильтр 7 на вход схемы 8 запоминани  формы сигнала. В режиме калибровки, однако ключ 17 закрыт. Поэтому сигнал не

поступает на вход регистра 18 сдвига. Тактовые: импульсы от генератора поступают на управл кндий вход регистра 18 сдвига и обеспечивают получение на выходе регистра 18 сдвига информации , записанной в режиме измерени  рассто ни . Таким образом, в режиме калибровки с выхода интегрирующего фильтра 19 на вход ключа 9 поступает сигнал, форма которого .соответствует

форме сигналов, поступающего на этот ключ в режиме измерени  рассто ни , а фаза соответствует фазе сигнала, полученного на выходе узкополосного фильтра 7, в режиме калибровки или оптического короткого згиуикани . -С

выхода схемы 8 через второй ключ 9, открываемый по сигналу со схемы управлени  14, и схему ИЛИ 10 поступает на один из входов схемы 12 сигнал , имеющий форму сигл1ала, получаеMQro на выходе узкополосного фильтра 7 в режиме .измерени  рассто ни  до отражател , а по фазе жестко гфив занной к сигналу на-выходе узкополосного фильтра 7 в режиме калибровки . Ключ 11 закрыт по сигналу со

схемл управлени . Измерение фазовогс сдвига производитс  также, как и в режиме измерени  до отражател .

Введение в электронно-оптический дальномер схема запоминани  формы сигнала йозвол ет повысить точность

измерений за счет того, что на вход фазоизмерительнйй схемы поступают, в режимах измерени  рассто ни  до отражател  и калибровки, сигналыодинаковой формы.

Ф1п.2

Проведенные испытани  макета предлагаемого электронно-оптического/ дальномера показывают, что он обеспечивает измерени  рассто ний от 2 до 2000 м со среднеквадратической погрешностью измерени  12 мм. Таким образом, погрешность измерени  предлагаемого дальномера на 40% меньше, чем погрешность известного светодальномера , при практическом сохранении весогабаритных-характеристик и незначительном усложнении схемы дальномера .

Входа

Claims (2)

1. ί. ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ДАЛЬНОМЕР, содержащий источник излучения оптического диапазона, подключенньде к выходу генератора масштабных частот, соединенного с одним из входов фазового детектора непосредственно, а с другим - через смеситель, подключенный также к генератору гетеродинных частот, и фотоприемник , воспринимающий световой поток, прошедший измеряемое рас- стояние, вход которого соединен с генератором гетеродинных частот, а выход - через узкополосный фильтр; настроенный на промежуточную частоту, с фазойзмерительной пересчетной схемой с выходным цифровым индикатором, к кокорой подключены также генератор масштабных частот и выход смесителя, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности измерения за исключением влияния нестабильности принимаемого сигнала, на выход узкополосного фильтра дополнительно включена схема запоминания формы сигнала, соединенная с фазоизмерительной схемой через ключ и элемент ИЛИ, к кото- § рой также через ключ подсоединен узкополосный фильтр, при”этом ключи связаны со схемой управления режимом работы дальномера.

   2017
2. 2. Дальномер по π.1, отличающийся тем, что схема запоминания формы сигнала реализована как прибор с зарядной связью, выпол няющий функции регистра сдвига, с интегрирующим фильтром на выходе, а также генератором тактовых импуль сов и ключами на входе, подключенными к схеме управления режимом работы дальномера.